Главная страница  Теория автономных инверторов 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [ 31 ] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46]

Инверторы / и / на рнс. 6-12 имеют общие вторичные обмотки на своих однофазных выходных трансформаторах. Эта часть схемы работает точно так же, как и схема, показанная на рис. 6-10. Однако вторичные обмотки трансформаторов / и / не соединены непосредственно с нейтралью нагрузки. Инверторы и образуют центральную часть зигзага вторичной системы обмоток, как это показано на векторной диаграмме на рис. 6-12. Вентили в инверторах и действуют со сдвигом в 30° ио сравнению с соответствующими вентилями инверторов / и Каждый выходной трансформатор инверторов II и имеет по две одинаковые вторичные обмотки. Коэффициент трансформации на одну вторичную обмотку составляет 1/ИЗ часть от коэффициента трансформации инверторов / и Линейные выходные напряжения для схемы рис. 6-12 определяются выражениями:

«л-в = « a.d- 2«,.,-Ь и. - ; (6-19) в-c"ь-- 2«,, + и .-и - (6-20)

"с-л= - + "й-* = - "-d (6-21)

для которых соотношения между величинами напряжений показаны в подписи к рис. 6-12.

Геометрические соотношения для пятой и седьмой гармоник показывают, что эти гармоники не возникают в фазном и, следовательно, в линейном напряжениях нагрузки для схемы рис. 6-12. Это может быть также показано следующим образом. Рассмотрим только основную, пятую и седьмую гармоники напряжений, комбинация которых составляет фазное иапряжение

UA-n-

Ua.d==Ui COS cot + Ur, COS 5(.(,t + Ucos 7wt, (6-22)

k.k = (" - 150°) -f cos (5ш - 30°) -f

f:p=cos (7a>/-330°).

(6-23)

cos (Ы - 30°) + cos (5c,/ - 150°) -f

+ -p:Cos (76./ -210°).

(6-24)

Сложение этих составляющих ири нахождении напряжения дает:

uл.n = a-d-,-k + %-J (-25)

(а,.„), и, cos 5./ - cos (5ш/ - 30-) -f

+ cos (5а)/-150°). /3

(6-26)

Применяя соотношение cos (jf -- у) - cos xcosy - sin х sin у получаем:

(«л-« ) = = cos 5<.t--[\- cos 5<.>/ -I--~ J -f

cos 5(0/ -4--) = U, cos 5a,/ -

cos 5ш/ - sin 50/ - cos 5o./ -f 2 213 2

+ -sin 5a>/ = 0.

(M, ), = r;,cos7a,/--cos(7o./-330°)-f

(6-27)

+ cos (7ce/ - 210°) = C;, cos 7a)/ -

iA /ilIcos7c./-!!!Ll ;t3-V 2

13 \ 2

I cos 7a)/ -

~ 13 V 2

2 / sin 7cuf

= U, cos 7a)/ - cos 7u)/ -f -f--

cos 7co/ - sin 7c>/ = 0. 2 2 V3

(6-28)

Гармонический анализ выходного напряжения схе.мы рис. 6-12 дает те же самые результаты, что и ранее полученные в выражении (6-8), исключая только то, что третья, пятая, седьмая гармоники и кратные им не существуют. Самые низкие гармоники, присутствующие в выходном напряжении - одиннадцатая и тринадцатая. Поэтому для применений с достаточно большой потребляемой мощностью, для которых оправдано нспользова-



ние 24 вентилей и дополнительная сложность цепей управления, схема ио рнс. 6-12 обеспечивает весьма хорошую форму кривой выходного напряжения в сравнительно широком диапазоне регулирования напряжения.

Широтно-импульсное регулирование напряжения. Четыре дополнительные коммутации в течение полупериода [Л. 6-2]

Как было рассмотрено ранее, схемы рис. 6-1 могут быть использованы при широтном регулировании напряжения IB весьма ограниченном диаиазоне. В режиме максимального выходного напряжения к нагрузке подводится напряжение прямоугольной формы. Прямоугольная форма кривой, например, содержит З3/з%-ную третью гармонику, 207о-ную пятую гармонику и 142/?%-ную седьмую гармонику. Когда основная гармоника выходного напряжения снижается посредством широтного регулирования, процентное содержание гармоник увеличивается. Как это рассмотрено в предшествующем разделе, могут бьггь применены разнообразные многофазные устройства, позволяющие исключить определенные гармоники.

Однако в применениях, где для обеспечения необходимой мощности требуется минимальное количество вентилей, яселательно применение других технических средств, сиособствующих снижению содержания гармоник в выходном напряжении инвертора во всем диапазоне регулирования напряжения. Одно такое средство иро-иллюстрпровано посредством кривой напряжения на рис. 6-13. Эта кривая выходного напряжения инвертора может быть получена в схеме рис. 6-1,а при дополнительных импульсных коммутациях в течение полупериода. Величины углов ai и аг должны быть такими, чтобы определенные гармоники в кривой напряжения снижались нли устранялись. Разложение в ряд Фурье кривой напряжения на рис. 6-13 приводит к выражениям:

а-О (n,m) п J 2

• sin пЫ d(t -

о, 90°

-- jsinrtco/cf(o/-f-i-J ц-&щпЫйЫ\ (6-29)

4 Ed 1 - 2 cos па, -\- 2 cos /да.

U-0 (n,m)

(6-30)

Третья и пятая гармоники, самые значительные из содержащихся в напряжении прямоугольной формы, также являются и наиболее трудноподавляемымн, так как

360°

Рис. 6-13. Кривая выходного напряжения для схемы рис. 6-1,0 с четырьмя добавочными коммутациями в течение пслуиериода.

они относительно близки по частоте к основной гармонике. Если числитель выражения (6-30) стал бы равным нулю для данного значения я, то выбранная гармоника была бы исключена из напряжения нагрузки. Для третьей гармоники выражение имеет вид:

А Ed 1-2 cos Зо, + 2 cos Soj

u-0(3, m) П 2 3

Для пятой гармоники имеет место выражение

4 Ed 1 - 2 cos 5а, 2 cos 5а2

и-О (5, т)

(6-31)

(6-32)

Как третья, так и пятая гармоники должны быть равны нулю:

«.0(3.,„,= f«.0(5,„0=0. (6-33)

Таким образом,

1-2cos3ai-4-2cos3a2 = 0; 1-2 cos 5ai--2 cos 5а2=0.

(6-34) (6-35) 189



Выражения (6-34) и (6-35) рассматриваются при следующих ограничениях

0°<а2<90°; 0°<а,<90°; ai<a2.

Приближенное решение для величин Ui и аг дает следующие результаты: щ-23,62° и a2~33,30

Полученные ирнближенные выражения величин щ и аг могут быть подставлены в уравнение (6-30) для того, чтобы определить основную и другие гармоники, содержащиеся в кривой напряжения нагрузки. В табл. 6-1 даны величины низких гармоник в рассматриваемой кривой, а также для сравнения гармоники в кривой чисто прямоугольной формы длительностью 180°.

Таблица 6-1

Номер гармоники п

Величина гармонической состап-.тяющей при чисто прямоугольной форме напряжения

Величины гармонических состан-.Яющнх R крииО! напряжения рис. C-I3 при иск.чючеиных 3-й к 5-й гармониках

Отнесенные к основной гармонике напряжения чисто прямоугольной формы

Отнесенные к основной гармонике в кривой напряжения рпс. 6-13

1,000

0,839

0,333

0,200

0,143

0,248

0,296

0,111

0,408

0,486

0,091

0,306

0,364

Данные табл. 6-1 показывают, что основная гармоника снижается до 83,9% от основной гармоники при чисто прямоугольной форме напряжения длительностью 180°.

Сравнение процентных значений гармоник в обеих кривых показывает, что третья и пятая гармоники снижаются до нуля. Содержание седьмой, девятой и одиннадцатой гармоник возрастает. Однако эти более высокочастотные гармоники легче отфильтровать.

При схеме рис. 6-1,й только с двумя вентилями можно изменять выходное напряжение, регулируя углы ai и аг. Однако в этом случае возможно исключать только либо третью, либо пятую гармоники во всем диапазоне регулирования. Этот метод регулирования может быть при-190

°. ♦

-1-

о

ё -

L-i 11 1

j\ 1-,

fZ. 1-

- 1 1-

ц ill

5s с

Ж И О.

С S U

К о Ег

§1 1

i 1

"П .-

--[-1-----

-L-

1-1 1 1

ОС „

г?

- 1

ki I-i

II II

> 1

о СЗ




[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [ 31 ] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46]

0.017